王恩哥院士與合作者在矽表面幻數錳原子團簇的自組裝機理研究中...

2021-01-20 北京大學新聞網

半導體矽是現代信息科技和信息工業的基礎，其表面再構以及表面吸附原子的自組裝研究一直是科學界十分關注的重要課題之一。除了對清潔矽表面再構的系統研究之外，近年來更多的興趣集中在其表面上各種吸附原子的自組裝過程。最近，北京大學物理學院國際量子材料科學中心王恩哥院士與中國科學院物理研究所、美國內華達大學和日本東北大學的研究人員共同合作，首次揭開了矽表面幻數錳原子團簇的自組裝機理。這一成果發表在近期出版的美國《物理評論快報》[Phys. Rev. Lett. 105, 116102 (2010)]上。

圖：(a)是計算的掃描電子隧道顯微鏡表面形貌；(b)是對應的實驗結果；(c) 是側面圖。

這項研究的一個重要發現是證實了錳在矽（001）面上形成一種由幻數原子團簇組成的線性鏈。造成這種特殊結構的原因是：由於沿著錳納米線生長方向存在一定的應力，它使表面槽上的兩個錳原子形成「dimerlike buckled」結構，而在矽表面上的一個錳原子被擠壓到表面原子層內，形成了具有3個原子為周期的幻數錳原子團簇納米線。這些結果為在半導體矽表面上製備磁性納米結構提供了重要的理論依據，對理解矽表面重構及有關物性具有廣泛的科學意義。

 

編輯：文尚

 

相關焦點

  • 江穎、王恩哥等在Nature發文揭示水合離子的微觀結構和幻數效應
    前期工作積累近年來，王恩哥、江穎與同事和學生們一起合作，發展了原子水平上的高分辨掃描探針技術和針對輕元素體系的全量子化計算方法，在水/冰的結構和動力學研究中得到了成功的應用，通過實驗和理論的深度融合，澄清了若干疑難科學問題，刷新了人們對水和其他氫鍵體系的認知。
  • 看門道:你不知道水合離子的微觀結構和幻數效應
    近年來，中科院王恩哥院士、北京大學江穎教授與同事和學生們一起合作，發展了原子水平上的高分辨掃描探針技術和針對輕元素體系的全量子化計算方法，在水/冰的結構和動力學研究中得到了成功的應用，通過實驗和理論的深度融合，澄清了若干疑難科學問題，刷新了人們對水和其他氫鍵體系的認知。
  • 「看見」原子極限 中國科學家首次揭示水合離子的微觀結構
    新華社北京5月14日電（記者董瑞豐）北京大學和中國科學院的一支聯合研究團隊日前利用自主研發的高精度顯微鏡，首次獲得水合離子的原子級圖像，並發現其輸運的「幻數效應」，未來在離子電池、海水淡化以及生命科學相關領域等將有重要應用前景。
  • 破世界難題 中國科學家首揭水合離子原子級分辨圖像及幻數效應
    為攻破這些科學難題，近年來，中國科學院/北京大學王恩哥課題組、北京大學量子材料科學中心江穎課題組與同事和學生一起合作，發展了原子水平上的高分辨掃描探針技術和針對輕元素體系的全量子化計算方法，在水/冰的結構和動力學研究中得到成功應用，通過實驗和理論的深度融合，澄清了若干疑難科學問題，刷新了人們對水和其他氫鍵體系的認知。他們首次在實空間獲得了水分子的亞分子級分辨圖像（Nat.
  • 科學家終於看清水分子中氫原子位置
    新華社記者 金立旺 攝 據《科技日報》報導，北京時間14日23點，《自然》刊登文章，介紹了我國科學家在世界上首次看到了離子水合物的原子級分辨圖像，及發現了一種水合離子輸運的幻數效應。 5月14日，在中科院物理研究所會議室舉行的發布會上，北京大學物理學院教授江穎（左）和中科院院士、北京大學講席教授王恩哥在回答記者提問。
  • 首次「看見」離子水合物的原子結構並揭示離子輸運的幻數效應
    然而，要用STM和AFM在原子、分子尺度上研究離子水合物的微觀結構和輸運行為仍然存在著巨大的困難。如何在實驗上獲得單個離子水合物？這是我們面臨的第一個重大挑戰。基於STM的原子/分子操控技術，我們發展出了一套行之有效的方法，人工製備單個離子水合物。
  • 我國研究團隊首次得到水合離子的原子級分辨圖像 :當鹽遇見水
    本報記者 沈 慧攝水合離子輸運幻數效應的效果圖。日前，我國科學家在全球首次得到了水合離子的原子級分辨圖像。「這可能就是原子水平觀測的極限了。」該課題組成員、中國科學院院士王恩哥說。據介紹，這一研究成果已於近日發表在國際頂級學術期刊《自然》上。
  • 我科學家揭示水合離子微觀結構和幻數效應
    日前，北京大學和中國科學院的一支聯合研究團隊，首次獲得水合離子的原子級圖像，並發現了一種水合離子輸運的幻數效應，建立了離子水合物的微觀結構和輸運性質之間的直接關聯。這項成果於北京時間14日在線發表在學術期刊《自然》上。    離子水合過程和離子水合物是了解水與其他物質相互作用過程的關鍵，在鹽的溶解、生命體內離子轉移等過程中扮演著重要角色。
  • 「揭示水合離子的原子結構和幻數效應」入選2018年度中國科學十大...
    國家重點研發計劃「量子調控與量子信息」重點專項支持的「揭示水合離子的原子結構和幻數效應」入選2018年度中國科學十大進展。該成果由北京大學江穎、王恩哥等合作完成。該工作首次澄清了界面上離子水合物的原子構型，並建立了離子水合物的微觀結構和輸運性質之間的直接關聯，顛覆了人們對於受限體系中離子輸運的傳統認識。
  • 我國研究團隊首次得到水合離子的原子級分辨圖像
    「這可能就是原子水平觀測的極限了。」該課題組成員、中國科學院院士王恩哥說。據介紹，這一研究成果已於近日發表在國際頂級學術期刊《自然》上。成果由北京大學量子材料科學中心江穎課題組、徐莉梅課題組、北京大學化學與分子工程學院高毅勤課題組與中國科學院王恩哥課題組合作完成。
  • 物理所原核生物染色體DNA自組裝模式和機理研究獲進展
    先前王鵬業和劉玉如在研究鉑類抗癌藥物與DNA單分子作用機理時，意外地觀察到了環形質粒DNA在鉑類藥物協同作用下自發盤繞成「雙重螺線圈」的奇異現象。超螺旋環形DNA分子在局部彎折的誘導下，一律在溶液中自發形成自我對稱的8字形「雙重螺線圈」構象，並通過原子力顯微鏡成功地觀察到其動態演變過程。
  • 我科學家揭開百年謎題 首次看見水合離子原子結構
    記者從中國科學院獲悉：近日，北京大學量子材料科學中心江穎課題組、徐莉梅課題組、北京大學化學與分子工程學院高毅勤課題組與中國科學院/北京大學王恩哥課題組合作，繼2014年獲得世界首張亞分子級分辨的水分子圖像後，再次取得突破，首次得到了水合離子的原子級分辨圖像，並發現了一種水合離子輸運的幻數效應
  • 物理學院王恩哥與合作者發現電場驅動氧化鈰相變過程並揭示其機理
    如何進一步降低汽車尾氣對環境造成的汙染，是近年來物理、化學及相關學科研究的一個重要課題。物理學院王恩哥院士與中國科學院物理研究所白雪冬小組合作，共同發現並證實了一種新的電場驅動氧化鈰相變機理，向如何有效處理汽車尾氣這一急迫的環境難題邁出了重要的一步。該研究成果近期以Articles形式發表在美國化學會會志J. Am. Chem. Soc.上，王恩哥為文章的通訊作者。